美国的这个机构致力于研究空间的量子化学问题

发布时间：2023-11-29 10:50:28 所属栏目：外闻来源：

导读：木星：能晃动太阳的行星，其威力竟如此a在太空中，科学家们首次产生了由两种原子组成的两种量子气体的混合物。这项成就由美国宇航局在国际空间站上的冷原子实验室完成，标志着将目前仅在地球上可用的量子技术带入太空

木星：能晃动太阳的行星，其威力竟如此a在太空中，科学家们首次产生了由两种原子组成的两种量子气体的混合物。这项成就由美国宇航局在国际空间站上的冷原子实验室完成，标志着将目前仅在地球上可用的量子技术带入太空的又一步。

汉诺威莱布尼茨大学（LUH）的物理学家是罗切斯特大学Nicholas Bigelow教授领导的合作的一部分，为这一成就提供了必要的理论计算。虽然量子工具已经用于从手机到GPS再到医疗设备的所有领域，但在未来，量子工具可用于加强对行星的研究，包括我们自己的行星，以及帮助解开宇宙的奥秘，加深我们对自然基本法则的理解。

有了这种新功能，现在不仅可以研究单个原子的量子特性，还可以研究量子化学，量子化学侧重于不同原子元素的同位素如何在量子态下相互作用和结合。研究人员将能够使用Cold Atom Lab进行更广泛的实验，并更多地了解在微重力下进行实验的细微差别。这些知识对于利用这种独一无二的设施开发新的天基量子技术至关重要。

我们周围的物理世界依赖于原子和分子根据一套既定的规则保持结合在一起。但是，不同的规则可以根据原子和分子所处的环境而占主导地位或减弱。使用冷原子实验室的科学家正在探索原子的量子性质主导其行为的场景。或许我们可以说原子的运动方式更加类似于波动，而非固定不动的桌球。

物理学家在地面上的冷原子实验中创造了这些蓬松的分子，但它们非常脆弱，要么迅速分裂，要么坍缩回正常的分子状态。出于这个原因，具有三个原子的放大分子从未被直接成像。在微重力下，脆弱的分子可以存在更长时间，并可能变得更大，所以，当物理学家们得知可以测试新功能的实验即将开始时，他们感到十分开心。

“例如，我们现在有全新的方法来测试爱因斯坦的等效原理，这是基础物理学最基本的假设之一，”LUH量子光学研究所的Naceur Gaaloul说，他是这项新研究的合著者。著名的原理认为，重力对所有物体的影响都是一样的，无论它们的质量如何。这是许多物理老师通过将羽毛和锤子放入密封真空室中来证明的原理，并表明在没有空气摩擦的情况下，两者以相同的速度下落。

等效原理是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的一部分，广义相对论是现代引力物理学的支柱，它描述了行星和星系等大型物体的行为方式。但现代物理学的一个主要谜团是，为什么万有引力定律似乎与量子物理定律不匹配，量子物理定律描述了小物体的行为。这两个领域在各自的大小领域中一次又一次地被证明是正确的，但物理学家无法将它们统一为对整个宇宙的单一描述。

科学家们已经有了超越在微重力下测试基础物理学的想法。他们还提出了基于太空的实验，可以使用原子干涉仪和量子气体来高精度地测量重力，以观察地球上的质量变化。学习所得的技能也许能推动诸如地壳物理科学，气象研究和空间惯性制导等领域的发展并发展高精度测量仪器以应用于广大领域。

这些传感器的质量将取决于科学家对这些原子在微重力下的行为的理解程度，包括这些原子如何相互作用。引入控制原子的工具，如磁场，可以使它们像油和水一样相互排斥，或者像蜂蜜一样粘在一起。了解这些相互作用是冷原子实验室及其继任者BECCAL的一个关键目标，BECCAL 是美国宇航局和德国航空航天局（DLR）的联合项目。

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!